Għażla ta 'materjal b'xafra tat-turbina tar-riħ
Ix-xfafar huma komponent importanti tat-turbini tar-riħ. Jittrażmetti l-enerġija mir-riħ lir-rotor tal-ġeneratur, u jikkawża li jdur u jaqta 'l-linji manjetiċi tal-forza biex jiġġenera l-elettriku. Biex tiġi żgurata operazzjoni sigura fit-tul f'ambjenti ħarxa ħafna fil-post, ir-rekwiżiti għall-materjali tax-xafra huma: 1 densità baxxa u l-aqwa saħħa ta 'għeja u proprjetajiet mekkaniċi, kapaċi jifilħu għal kundizzjonijiet estremi u tagħbijiet każwali (bħal maltempati). (eċċ.) jiżgura tħaddim sikur għal aktar minn 20 sena; 2 l-ispiŜa (iddikjarata b'mod preëiŜ bħala l-ispiŜa allokata għal kull kilowatt) hija baxxa; .3 l-elastiċità tax-xafra, l-inerzja tar-rotazzjoni u l-karatteristika tal-frekwenza tal-vibrazzjoni huma normali, u huma trasmessi lill-intier L-istabbiltà tat-tagħbija tas-sistema tal-ġenerazzjoni ta 'l-enerġija hija tajba; 4 reżistenza għall-korrużjoni, reżistenza għal ultravjola (UV) u reżistenza għas-sajjetti huma tajbin; 5 l-ispiża tal-manutenzjoni hija baxxa.
FRP jista 'jissodisfa bis-sħiħ ir-rekwiżiti ta' hawn fuq u huwa l-aqwa materjal tax-xafra tat-turbina tar-riħ.
1.1GFRP
Il-biċċa l-kbira tal-blades kbar tal-fannijiet kummerċjali manifatturati bħalissa huma magħmula minn plastik imsaħħaħ bil-fibra tal-ħġieġ (GFRP). Il-karatteristiċi tax-xfafar tal-GFRP huma:
1 Skond il-karatteristiċi tal-forza tax-xfafar tal-fann, is-saħħa u l-ebusija tax-xfafar tal-fann huma prinċipalment forza lonġitudinali, jiġifieri, liwja ajrudinamika u forza ċentrifugali. It-tagħbija tal-liwja ajrudinamika hija ħafna ikbar mill-forza ċentrifugali, u l-istress shear iġġenerat mill-qtugħ u t-torsjoni mhux kbir. Bl-użu tat-teorija tal-forza ddominata mill-fibra tal-ħġieġ (GF), il-GF prinċipali jista ’jitqiegħed fid-direzzjoni lonġitudinali tax-xafra, sabiex ix-xafra tkun eħfef.
2 faċċata ta 'l-ajru faċli biex tifforma, tista' tikseb effiċjenza massima ajrudinamika Sabiex jinkiseb l-aqwa effett ajrudinamiku, billi tuża l-għamla ajrudinamika kumplessa tax-xafra, iddisinja t-tul differenti tal-korda tax-xafra, il-ħxuna, l-angolu ta 'torsjoni u l-profil ta' l-arja f'raġġi differenti tar-rota tar-riħ, bħal bħala manifattura tal-metall huwa diffiċli ħafna. Fl-istess ħin, ix-xfafar tal-GFRP jistgħu jiġu prodotti bil-massa.
3 Il-ħin ta 'l-użu huwa sa 20 sena, jista' jiflaħ aktar minn 108 tagħbija li jalterna ta 'għeja GFRP għandha saħħa ogħla ta' għeja, sensittività baxxa talja, umdità interna kbira u rendiment sismiku tajjeb.
4 Reżistenza tajba għall-korrużjoni Minħabba li l-GFRP għandu reżistenza għall-aċidu, alkali u fwar tal-ilma, il-fann jista 'jiġi installat barra. Speċjalment għall-farms tar-riħ lil hinn mix-xtut li ġew żviluppati fis-snin riċenti, it-turbini tar-riħ jistgħu jiġu installati fuq il-baħar, sabiex it-turbini tar-riħ u x-xfafar tagħhom Jesperjenzaw it-test ta 'klimi varji.
Sabiex tittejjeb il-prestazzjoni tal-GFRP, il-GF jista 'wkoll jiġi modifikat permezz ta' trattament tal-wiċċ, daqs u kisi. Studji fl-Istati Uniti wrew li l-użu ta 'depożizzjoni ta' frekwenza tar-radju fil-plażma biex tiksi E-GF, ir-reżistenza għat-tensjoni u għeja tagħha tista 'tilħaq il-livell ta' fibra tal-karbonju (CF).
Il-forza karatteristika tal-GFRP hija li tista 'tiflaħ tensjoni għolja għat-tensjoni fid-direzzjoni tal-GF, filwaqt li l-forza f'direzzjonijiet oħra hija relattivament żgħira.
Ix-xafra tikkonsisti minn ġilda u raġġ ewlieni. Il-ġilda hija mnaqqxa, is-saff tan-nofs huwa ragħwa riġida jew injam ta ’Balsa, u s-saffi ta’ fuq u ta ’isfel huma GFRP. Is-saff ta 'fuq jikkonsisti minn saff unidirezzjonali u saff ta' ± 45 °. Is-saff unidirezzjonali jista 'jitqiegħed bi drapp unidirezzjonali jew GF unidirezzjonali, ġeneralment bi drapp ta' 7 jew 4GF biex jiflaħ l-istress assjali ġġenerat mill-forza ċentrifugali u l-mument ta 'liwi pnewmatiku; sabiex jiġi ssimplifikat il-proċess tal-iffurmar, is-saff ta '± 45 ° GF jista' jitħalla barra. Id-drapp ta '1: 1GF huwa użat, li huma mqiegħda mad-direzzjoni assjali biex jifilħu għall-istress shear ikkawżat l-aktar mit-torque, u huma ġeneralment imqiegħda fuq barra tas-saff unidirezzjonali. Il-forma strutturali tar-raġġ tista 'tkun jew struttura ta' sandwich jew struttura solida ta 'GFRP. Madankollu, il-ġog tal-ġilda u r-raġġ ewlieni, jiġifieri, l-għatu tal-ispar, għandhom ikunu struttura GFRP solida. Dan għaliex il-parti tar-raġġ jinteraġixxi mal-ġilda u l-istress huwa kbir, u s-saħħa u r-riġidità tal-ġilda għandhom jiġu żgurati.
1.2CFRP
Bit-titjib tat-teknoloġija tad-disinn tax-xafra tat-turbina tar-riħ, il-ġenerazzjoni ta ’l-enerġija mir-riħ qed tiżviluppa fid-direzzjoni ta’ enerġija għolja u xfafar twal. Żieda fit-tul tax-xafra għandha t-tendenza li żżid il-kwalità tax-xafra. Statistiċi dwar it-tul tax-xafra minn 10 sa 60 m jindikaw li l-massa tax-xafra tiżdied bil-kubu tat-tul. Il-piż ħafif tax-xafra għandu influwenza importanti fuq l-operazzjoni, il-ħajja tal-għeja u l-produzzjoni tal-enerġija. Hekk kif ix-xafra tiġġenera tagħbija li jalterna minħabba l-gravità tagħha, ix-xafra nnifisha u l-unità huma mħaddma. Tnaqqis fil-piż tax-xafra jista 'jnaqqas il-kwalità ta' l-istruttura tal-buttun, in-nacelle, it-torri u affarijiet simili.
Għal xfafar kbar, l-ebusija hija problema maġġuri. Sabiex jiġi żgurat li l-ponta tax-xafra ma tmissx it-torri taħt tagħbijiet estremi tar-riħ, ix-xafra jrid ikollha ebusija biżżejjed. Biex titnaqqas il-kwalità tax-xafra u biex jiġu sodisfatti r-rekwiżiti tas-saħħa u l-ebusija, metodu effettiv huwa l-użu ta 'plastik rinfurzat bil-fibra tal-karbonju (CFRP). Il-modulu tat-tensjoni tal-CFRP huwa 2 sa 3 darbiet dak tal-GFRP. Xfafar kbar b'rinfurzar CF jistgħu jieħdu vantaġġ sħiħ mill-elastiċità għolja tagħhom u mill-piż ħafif. Skont l-analiżi, l-iskema ta 'titjib ibridu CF / GFRP tista' tnaqqas il-piż tal-weraq b'20% ~ 40%. Skont il-pjan ta 'riċerka ffinanzjat mill-kumpanija tal-KE Ewropea, iż-żieda ta' CF mar-rotor ta 'm 120m blade tista' effettivament tnaqqas il-kwalità ġenerali bi 38%, u tnaqqas ukoll l-ispiża tad-disinn b'14% meta mqabbla ma 'GF. Analiżi oħra ta ’studju simili indikat ukoll li l-kwalità tax-xafra tal-fann magħmula biż-żieda ta’ CF se titnaqqas b’madwar 32% meta mqabbla ma ’GF.
Bħalissa, l-ikbar fann ibridu CF / GFRP fid-dinja hija xafra ta 'tul ta' 56m żviluppata minn Nodex għal unitajiet ta 'enerġija mir-riħ lil hinn mill-kosta 5MW. In-Nodex żviluppa wkoll xfafar tal-fannijiet CF / GFRP 43m (9.6t) għal unitajiet ta ’2.5MW fuq l-art. Enercon żviluppat xfafar CFRP għall-użu f'turbini tar-riħ 4.5 MW. Jekk CF tissaħħaħx għal xfafar kbar għadu kontroversjali. Xi nies jemmnu li l-introduzzjoni tat-teknoloġija CF fl-industrija ta 'l-enerġija mir-riħ hija "partikolari" u għalja, u għandhom jiġu evitati jekk possibbli. Madankollu, ħafna inġiniera strutturali huma konvinti li r-regola tal-iskala naturali turi li hekk kif it-tul tax-xafra jiżdied, il-massa tiżdied aktar malajr mill-estrazzjoni tal-enerġija. Għalhekk, l-użu ta 'CF jew CF / GF fibri ibridi huwa meħtieġ biex titrażżan iż-żieda fil-massa. Fl-istess ħin, sabiex titnaqqas l-ispiża tal-enerġija mir-riħ, huwa wkoll neċessarju li jiġu żviluppati xfafar itwal b'bilanċ suffiċjenti.
L-abilità li tuża CFRP fi kwantitajiet kbar fuq xfafar tal-fannijiet tiddependi fuq il-prezz tas-CF. Għalkemm il-prestazzjoni tas-CFRP hija ħafna aħjar mill-GFRP, u x-xafra jew it-turbina tar-riħ kollha hija l-aktar ħafifa, il-prezz huwa wkoll l-aktar għali. Anki jekk il-prezz CF jaqa 'għal $ 11 / Kg, il-prezz tax-xafra mħejjija bis-CFRP għadu għoli wisq. Għalhekk, issa qegħdin nistudjaw fil-fond minn materja prima, teknoloġija tal-proċess, kontroll tal-kwalità, eċċ., Sabiex innaqqsu l-ispejjeż tal-CFRP.
Ġeneralment, it-tip iżgħar ta 'xafra (per eżempju, tul ta' 22 m) huwa magħmul minn ammont kbir ta 'E-GFRP rħisa, u l-matriċi tar-reżina hija magħmula prinċipalment minn poliester mhux saturat, u raża tal-vinil ester jew reżina epossidika jintużaw ukoll. L-ikbar xfafar (bħal 42 m itwal) ġeneralment jużaw CFRP jew CF / GFRP, u l-matriċi tar-raża hija prinċipalment raża epossidika.
